采用非绝热动力学模拟探究溶剂效应对桨-轮形状的给体-受体复合物的激发态弛豫动力学的影响

充分理解给体-受体复合物的激发态动力学在实验和理论上都具有非常重要的意义.本文首次结合电子结构计算和非绝热动力学模拟,探索了最近合成的一个桨-轮形状的给体-受体复合物的光致动力学过程,该复合物山三个氟硼二吡咯基团和一个六氧杂并三苯构成.根据计算结果,得出结论,桨-轮形状的给体-受体复合物共轭物在激发时将被提升到氟硼二吡咯片段的局部激发状态,然后发生超快局部激发电子态到电荷转移电子态的激子转移.与先前实验工作中提出的光致电子转移机理不同,这种激子转移过程伴随着从氟硼二吡咯基团到六氧杂并三苯基团上的空穴.此外,还发现溶剂效应在该体系的光致动力学中起着重要作用.具体而言,强极性的乙腈溶剂加速了空穴转移动力学,这可以归因于溶剂对电荷转移状态的显著影响,即局部激发和电荷转移激子之间的能隙大大减小,而与此同时非绝热耦合增加,这两个因素都可以促进空穴转移过程.目前的工作不仅为桨-轮形状的给体-受体复合物的潜在光诱导机制提供了有价值的见解,而且有助于未来设计具有更好光电性能的新型给体-受体复合物.

有机给体-受体结构光诱导过程的非绝热动力学模拟:方法与应用

有机太阳能电池的核心组成是有机给体-受体(donor-acceptor,D-A)结构.探究有机给体-受体结构的光激发后的动力学过程对设计新型有机太阳能电池非常重要.非绝热动力学模拟是研究该过程的重要理论方法.然而,相比于小分子体系,有机给体-受体结构通常较为复杂,计算量大,难以采用高精度的非绝热动力学模拟方法.为了克服这一困难,介绍了课题组所发展基于线性响应-含时密度泛函(LR-TDDFT)理论的非绝热动力学模拟方法,通过结合多种分析方法,可以有效的探究有机给体-受体结构光诱导的动力学过程,如电荷转移过程\,能量转移过程\,激子动力学等.该方法不仅可以用于解释现有的实验结果,还可以为后续设计新型有机给体-受体结构提供帮助.